CN106334543A - 一种三维多孔吸油材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维多孔吸油材料的制备方法，包括：将聚乳酸溶解在溶剂中，搅拌溶解，得到聚乳酸溶液；搅拌条件下，将聚乳酸溶液中逐滴加入不良溶剂至溶液由澄清变浑浊，室温静置，置换，真空干燥，即得；或在搅拌条件下，将聚乳酸溶液中加入天然纤维，然后逐滴加入不良溶剂至溶液相分离，室温静置，置换，即得。本发明制成的新型吸油材料孔径大小可控,形状可控，可适用于不同应用场合。

Description

一种三维多孔吸油材料的制备方法
技术领域
本发明属于吸油材料的制备领域，特别涉及一种三维多孔吸油材料的制备方法。
背景技术
随着工业的快速发展，人们开采、运输、利用和储存石油的过程中会发生漏油事故，从而导致河流、海洋等水资源污染问题越来越严重。油类污染对环境的破坏以及对人类的危害已经引起人们的广泛关注，泄露在水面上的油污必须及时有效的清除。目前常用的油污处理材料包括多孔、吸附性强的粉末无机矿物、纳米级复合膜材料以及聚丙烯熔喷无纺布。
公开号为CN105214602A的中国专利申请公开了一种多孔吸油材料及其制备和再生方法，制备所得的吸油材料具有较强的吸油能力，但其孔隙率只有40％，且需要表面改性处理，工艺复杂，成本较高。公开号为CN103772627A的中国专利申请公开了一种聚丙烯酸酯/木质素复合吸油材料的制备方法，该方法制备的吸油材料吸油量高，结构均一性良好，但其只能部分生物降解。
针对上述发明的不足，本发明致力于高孔隙率、快速吸油且可完全生物降解的吸油材料的制备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三维多孔吸油材料的制备方法，本发明制备的三维多孔吸油材料具有原料来源广泛，工艺简单，孔隙率高、吸油速率快、可生物降解、可重复使用等优点。
本发明的一种三维多孔吸油材料的制备方法，包括：
(1)将聚乳酸颗粒溶解在溶剂中，在常温常压条件下，磁力搅拌溶解，得到聚乳酸溶液；
(2)在常温常压，搅拌条件下，将步骤(1)的聚乳酸溶液中逐滴加入不良溶剂至溶液由澄清变浑浊(即达到浊点)，室温静置，置换，室温下真空干燥，得到三维多孔吸油材料；
或在搅拌条件下，将步骤(1)的聚乳酸溶液中加入天然纤维，然后逐滴加入不良溶剂至溶液相分离，室温下室温静置，置换，即得三维多孔吸油材料。
所述步骤(1)中聚乳酸的分子量6.0×104～1.0×105g/mol；溶剂为二氯甲烷。
所述步骤(1)中聚乳酸溶液的质量百分浓度为10％～20％。
所述步骤(2)中不良溶剂为丙酮、无水乙醇、无水甲醇、正己烷、环己烷中的一种或几种。
步骤(1)中的溶剂和步骤(2)中的不良溶剂的体积比为1：0.5～1:1.5。
所述步骤(2)中天然纤维为木棉纤维、牛角瓜纤维中的一种或几种。
步骤(2)中天然纤维与聚乳酸共混体系中，聚乳酸的质量为395mg，天然纤维与聚乳酸的质量比为1:10～1:2(即木棉纤维/聚乳酸＝1:10～1:2；牛角瓜纤维/聚乳酸＝1:10～1:2)。
所述步骤(2)中天然纤维为大中腔天然纤维，天然纤维的长度为0.2mm～5mm。
所述步骤(2)中室温静置时间均为10-24h；
所述步骤(2)中置换为甲醇置换，具体为：浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡置换出二氯甲烷，每隔12h～24h更换一次甲醇溶液，更换1-5次。
有益效果
(1)本发明制备的新型吸油材料具有原料来源广泛、工艺简单；孔隙率高、吸油量大、吸油速率快；可完全生物降解、可重复使用等优点；
(2)本发明的三维多孔吸油材料的孔隙率高达80％～90％，水接触角为141.1°±10，吸油量为13g/g～18g/g；
(3)本发明制成的新型吸油材料孔径大小可控，形状可控，可适用于不同应用场合，孔径大小可以通过调整工艺参数和聚合物特性来控制，比如相分离温度、静置温度、不良溶剂种类、聚合物分子量以及聚合物浓度等参数；多孔材料的形状可以通过不同模具的形状来控制；该吸油材料可以广泛应用于海上漏油事故的处理，油水分离处理以及含有油污工业废水的处理等多方面。
附图说明
图1为本发明一种新型三维多孔吸油材料的制备流程示意图；
图2为三维多孔吸油材料的扫描电镜图，其中A为实施例1的聚乳酸多孔材料，B为实施例2的聚乳酸/短的大中腔天然纤维复合多孔材料，C为实施例3的聚乳酸/长的大中腔天然纤维复合多孔材料；
图3为三维多孔快速吸油材料油水分离效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
参照FZ/T 01130-2016非织造布吸油性能的检测和评价的标准，取复合多孔吸油材料状试样大小为5mm×5mm×5mm，并称量，记为M0；然后将试样在室温下浸没在植物油中，15min后取出试样，置于不锈钢网筛上，让其自然垂滴60s后，再称重，记为M1；根据下列公式计算出吸油量，单位为g/g；每个样品重复以上操作3次取平均值，即为吸油量。
实施例1
(1)用ME104E梅特勒-托利电子天平分别称取0.395g聚乳酸颗粒，溶解于2ml二氯甲烷中，在室温条件下，使之充分搅拌至完全溶解，得到浓度为13％的聚乳酸溶液。
(2)将配置好的聚乳酸溶液，在磁力搅拌器的搅拌下，逐滴滴加3ml不良溶剂至溶液由澄清变成浑浊，室温静置24h，取出，浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡，更换多次之后，室温下真空干燥，得到三维多孔材料。
(3)测试该三维多孔材料的吸油性能，该多孔材料孔隙率为90％，水接触角为141.7°，吸油量为13g/g。
(4)将吸油后的多孔材料，浸没在无水乙醇中，振荡，置换出吸收的油液，干燥，重复吸油5次之后，该多孔材料的吸油量为10g/g，因此具有较好的可重复使用性。
实施例2
(1)用ME104E梅特勒-托利电子天平分别称取0.395g聚乳酸颗粒，溶解于2ml二氯甲烷中，在室温条件下，使之充分搅拌至完全溶解，得到浓度为13％的聚乳酸溶液。
(2)将配置好的聚乳酸溶液，在磁力搅拌器的搅拌下，加入0.07g长度为0.2mm得木棉纤维，搅拌均匀，逐滴滴加3ml不良溶剂至溶液至相分离，室温静置24h，取出，浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡，更换多次之后，室温下真空干燥，得到聚乳酸/木棉短纤维复合多孔材料。
(3)测试该复合多孔材料的吸油性能，该多孔材料的孔隙率为84.7％，水接触角为141.4°，吸油量为14.6g/g。
实施例3
(1)用ME104E梅特勒-托利电子天平分别称取0.395g聚乳酸颗粒，溶解于2ml二氯甲烷中，在室温条件下，使之充分搅拌至完全溶解，得到浓度为13％的聚乳酸溶液。
(2)将配置好的聚乳酸溶液，在磁力搅拌器的搅拌下，加入0.07g长度为5mm的木棉纤维，搅拌均匀，逐滴滴加3ml不良溶剂至溶液至相分离，室温静置24h，取出，浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡，更换多次之后，室温下真空干燥，得到聚乳酸/木棉长纤维复合多孔材料。
(3)测试该复合多孔材料的吸油性能，该多孔材料的孔隙率为87.3％，水接触角为139.8°，吸油量为18g/g。
实施例4
(1)用ME104E梅特勒-托利电子天平分别称取0.395g聚乳酸颗粒，溶解于2ml二氯甲烷中，在室温条件下，使之充分搅拌至完全溶解，得到浓度为13％的聚乳酸溶液。
(2)将配置好的聚乳酸溶液，在磁力搅拌器的搅拌下，加入0.07g长度为0.2mm的牛角瓜纤维，搅拌均匀，逐滴滴加3ml不良溶剂至溶液至相分离，室温静置24h，取出，浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡，更换多次之后，室温下真空干燥，得到聚乳酸/牛角瓜短纤维复合多孔材料。
(3)测试该复合多孔材料的吸油性能，该多孔材料的孔隙率为85％，水接触角为130°，吸油量为15.8g/g。

Claims (10)

1.一种三维多孔吸油材料的制备方法，包括：
(1)将聚乳酸溶解在溶剂中，搅拌溶解，得到聚乳酸溶液；
(2)搅拌条件下，将步骤(1)的聚乳酸溶液中逐滴加入不良溶剂至溶液由澄清变浑浊，室温静置，置换，真空干燥，得到三维多孔吸油材料；
或在搅拌条件下，将步骤(1)的聚乳酸溶液中加入天然纤维，然后逐滴加入不良溶剂至溶液相分离，室温静置，置换，即得三维多孔吸油材料。
2.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乳酸的分子量6.0×104～1.0×105g/mol；溶剂为二氯甲烷。
3.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乳酸溶液的质量百分浓度为10％～20％。
4.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中不良溶剂为丙酮、无水乙醇、无水甲醇、正己烷、环己烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的溶剂和步骤(2)中的不良溶剂的体积比为1：0.5～1:1.5。
6.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中天然纤维为木棉纤维、牛角瓜纤维中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中天然纤维与聚乳酸共混体系中，天然纤维与聚乳酸的质量比为1:10～1:2。
8.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中天然纤维的长度为0.2mm～5mm。
9.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中室温静置时间均为10-24h。
10.根据权利要求1所述的一种三维多孔吸油材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中置换为甲醇置换，具体为：浸没在无水甲醇中，并置于摇床上振荡，更换1-5次。
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